FR3114075A3

FR3114075A3 - Device for automatic piloting of a traction wing

Info

Publication number: FR3114075A3
Application number: FR2009447A
Authority: FR
Inventors: Franck Guigan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-03-18

Abstract

Dispositif de pilotage automatique d’une voilure comme un cerf-volant consistant à provoquer par tractions successives sur ses lignes de traction son déplacement latéral alternativement dans une direction et dans une autre, afin que la vitesse de son déplacement par rapport à l’air augmente. La force générée par le vent sur une voilure étant proportionnelle au carré de sa vitesse, on augmente ainsi la force propulsive de l’engin. Applications à la propulsion des navires et chars à voile, ainsi qu’aux éoliennes et hydroliennes. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 ]Device for automatically piloting a wing such as a kite consisting in causing, by successive pulls on its traction lines, its lateral displacement alternately in one direction and in another, so that the speed of its displacement relative to the air increases . The force generated by the wind on a wing being proportional to the square of its speed, the propulsive force of the machine is thus increased. Applications to the propulsion of ships and sand yachts, as well as to wind and tidal turbines. Figure for abstract: Fig. 1 ]

Description

Device for automatic piloting of a traction wing

Le domaine est celui de la traction par le vent des navires et des chars à voile, mais c’est aussi celui de la génération d’énergie par exemple électrique par des éoliennes et des hydroliennes.The field is that of traction by the wind of ships and sand yachts, but it is also that of the generation of energy, for example electricity, by wind turbines and tidal turbines.

On connait un dispositif souvent dénommé « kite surf » composé d’une planche flottante dont l’utilisateur est relié à un cerf-volant par des lignes de traction. Pour augmenter la puissance d’une telle voilure, il est connu de provoquer - par tractions successives sur ses lignes de traction – le déplacement latéral de la voilure alternativement plus verticalement et/ou plus horizontalement, afin que la vitesse de son déplacement par rapport à l’air augmente. La force générée par le vent sur une voilure étant proportionnelle au carré de sa vitesse, on augmente ainsi la force propulsive de l’engin.We know a device often called "kite surfing" consisting of a floating board whose user is connected to a kite by traction lines. To increase the power of such an airfoil, it is known to cause - by successive tractions on its traction lines - the lateral displacement of the airfoil alternately more vertically and/or more horizontally, so that the speed of its displacement relative to the air rises. The force generated by the wind on a wing being proportional to the square of its speed, the propulsive force of the machine is thus increased.

Certains auteurs expliquent l’augmentation de la force propulsive par le fait que l’aile, en se déplaçant ainsi, couvre une plus grande surface que sa surface propre, ce qui revient à peu près au même.Some authors explain the increase in the propulsive force by the fact that the wing, by moving in this way, covers a greater surface than its own surface, which amounts to about the same thing.

Le pilote d’un tel engin passe son temps à tirer alternativement sur deux lignes de traction de sa voilure. Pour adapter ce système à la propulsion des cargos et autres bateaux, il est connu de faire appel à l’intelligence artificielle afin de générer ces tractions successives par un ou plusieurs moteurs pilotés par ordinateurs, en tenant compte de la position du cerf-volant, afin d’éviter qu’il ne tombe à l’eau.The pilot of such a machine spends his time pulling alternately on two traction lines of his wing. To adapt this system to the propulsion of cargo ships and other boats, it is known to use artificial intelligence to generate these successive tractions by one or more computer-controlled motors, taking into account the position of the kite, to prevent it from falling into the water.

On connait les brevets des inventeurs des kite-surfs modernes, les frères Dominique et Bruno Legaignoux sur les voiles de kite, et en particulier FR20030004781, FR20030004782, FR20040002094, FR20040002096, FR20040007790, FR20070053852, ainsi que les brevets et demandes de brevet citant ces documents.We know the patents of the inventors of modern kite-surfs, the brothers Dominique and Bruno Legaignoux on kite sails, and in particular FR20030004781, FR20030004782, FR20040002094, FR20040002096, FR20040007790, FR20070053852, as well as the patents and patent applications citing these documents .

On connait aussi WO2009035492A1 de Saul Griffith et Al. et FR20180055077 de Pascal Arrouy et Al.We also know WO2009035492A1 by Saul Griffith et Al. and FR20180055077 by Pascal Arrouy et Al.

Problème techniqueTechnical problem

L’objectif de la présente invention est de se passer de manipulations par un pilote ou par un mécanisme géré par ordinateur pour obtenir l’augmentation de force propulsive provoquée par le déplacement latéral d’une voilure dans un gaz ou dans un fluide.The objective of the present invention is to dispense with manipulations by a pilot or by a computer-controlled mechanism to obtain the increase in propulsive force caused by the lateral displacement of an airfoil in a gas or in a fluid.

L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 9 qui représentent toutes des dispositifs selon l’invention.The invention will be well understood, and other aims, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the description which follows, which is illustrated by FIGS. 1 to 9 which all represent devices according to the invention.

est une vue en perspective d’un bateau 5 muni d’un dispositif selon l’invention, comprenant un bâti tournant 10, un oscillateur 20 muni de deux points de tire 22 et 23 auxquels sont attachés deux lignes de traction tribord 40B et bâbord 41B passant par un coulisseau de tête de mât 61 placé en tête du mât 6, et se poursuivant respectivement par les lignes de traction tribord 40A et bâbord 41A tirées par la voilure 1.Une ligne de traction supplémentaire 42 permet de faire varier l’incidence de la voilure 1. Le mât 6 peut pivoter librement à partir d’un point de fixation bas 62 situé sur l’oscillateur 20. is a perspective view of a boat 5 provided with a device according to the invention, comprising a rotating frame 10, an oscillator 20 provided with two pulling points 22 and 23 to which are attached two pulling lines starboard 40B and port 41B passing through a mast head slider 61 placed at the head of the mast 6, and continuing respectively by the starboard 40A and port 41A traction lines drawn by the sail 1. An additional traction line 42 makes it possible to vary the incidence of the wing 1. The mast 6 can pivot freely from a low fixing point 62 located on the oscillator 20.

est une vue en perspective du même dispositif vu sous un angle différent permettant de voir l’axe vertical 15 autour duquel peut pivoter le bâti tournant 10 pour que le dispositif se place automatiquement dans le lit du vent, et le réglage 21 de l’inclinaison de l’oscillateur 20 qui permet d’adapter le pilotage automatique de la voilure en fonction du cap du bateau par rapport au vent. is a perspective view of the same device seen from a different angle making it possible to see the vertical axis 15 about which the rotating frame 10 can pivot so that the device is placed automatically in the bed of the wind, and the adjustment 21 of the inclination of the oscillator 20 which makes it possible to adapt the automatic piloting of the sails according to the heading of the boat relative to the wind.

est une vue en perspective d’un dispositif simplifié ne comportant pas de bâti tournant 10. Le vent a placé la voilure 1 vers la gauche, et les points de tire 22 et 23 sont donc eux aussi déplacés vers la gauche de l’oscillateur. is a perspective view of a simplified device not comprising a rotating frame 10. The wind has placed the wing 1 to the left, and the pull points 22 and 23 are therefore also moved to the left of the oscillator.

est une vue en perspective du même dispositif, alors que le vent a déplacé la voilure vers la droite. La force produite par la voilure sur les lignes de traction 40A et 41A est alignée avec celles liant la tête de mât 61 avec les points de tire 22 et 23 de l’oscillateur. Le système est ici en équilibre instable puisqu’il suffit d’un léger déplacement de la voilure vers la droite ou vers la gauche pour que cet alignement cesse. is a perspective view of the same device, while the wind has moved the sails to the right. The force produced by the sail on the traction lines 40A and 41A is aligned with those linking the masthead 61 with the pull points 22 and 23 of the oscillator. The system is here in unstable equilibrium since all it takes is a slight movement of the wing to the right or to the left for this alignment to cease.

est une vue en perspective du même dispositif alors que le vent a encore déplacé la voilure vers la droite, ce qui fait que les points de tire 22 et 23 de l’oscillateur se sont déplacés vers la droite. is a perspective view of the same device while the wind has moved the sail further to the right, causing the pull points 22 and 23 of the oscillator to move to the right.

est une vue en perspective d’un dispositif comprenant en supplément une voilure tournante 2 tournant librement autour d’un axe 3. is a perspective view of a device additionally comprising a rotary wing 2 rotating freely about an axis 3.

est une vue en perspective d’un bateau 5 relié par un ensemble de lignes de traction 4 à un dispositif selon l’invention, similaire à celui de la figure 1 mais muni d’une seconde voilure tournante 2B de même axe de rotation, située derrière la voilure tournante 2, qui tourne dans le sens opposé à la première voilure tournante 2. is a perspective view of a boat 5 connected by a set of traction lines 4 to a device according to the invention, similar to that of FIG. 1 but provided with a second rotary wing 2B with the same axis of rotation, located behind the rotary wing 2, which rotates in the opposite direction to the first rotary wing 2.

est une vue en perspective d’un bateau 5 relié par un ensemble de lignes de traction 4 à un dispositif selon l’invention composé d’une voilure 1 qui est une aile, munie de deux hélices 2 et 2A situées aux extrémités de ceette voilure. Les lignes de traction sont reliées au sommet d’un mât pivotant 6 qui peut s’aligner sensiblement avec elles sous la force de traction exercée par la voilure 1. is a perspective view of a boat 5 connected by a set of traction lines 4 to a device according to the invention consisting of a sail 1 which is a wing, provided with two propellers 2 and 2A located at the ends of this sail . The pulling lines are connected to the top of a pivoting mast 6 which can substantially align with them under the pulling force exerted by the canopy 1.

est une vue en perspective d’un dispositif selon l’invention composé d’une voilure 1 qui est une aile, munie de deux hélices 2 et 2A situées aux extrémités de la voilure, la voilure étant perfectionnée par rapport à celle de la figure 8 car sa finesse est meilleure, les axes de rotation des hélices étant sensiblement perpendiculaires aux plans respectifs des deux parties de la voilure 1 auxquelles elles sont fixées. is a perspective view of a device according to the invention composed of an airfoil 1 which is a wing, provided with two propellers 2 and 2A located at the ends of the airfoil, the airfoil being improved with respect to that of FIG. 8 because its smoothness is better, the axes of rotation of the propellers being substantially perpendicular to the respective planes of the two parts of the airfoil 1 to which they are fixed.

La présente invention est un dispositif de pilotage d’une voilure (1) reliée à un objet dit objet tiré comme par exemple un véhicule, ladite voilure étant reliée audit objet par une ligne de traction (41A-A1B) fixée audit objet par un élément dit point de tire (22), caractérisé en ce qu’il comporte :
- un élément dit mât (6) muni d’un élément dit coulisseau (63) par lequel passe ladite ligne de traction, et un point de fixation bas (62) le liant mécaniquement audit objet tiré et lui permettant de s’orienter librement par rapport audit objet tiré sous l’effet de la force provoquée par ladite voilure,
- un élément dit oscillateur (20) permettant audit point de tire de se déplacer latéralement en fonction de la position dudit mât,
la variation de position d’un point de tire par rapport audit mât ayant pour effet de modifier la distance entre le point de tire considéré et ledit coulisseau dudit mât, et donc l’orientation de ladite voilure,
et ledit point de tire ayant au moins deux positions d’équilibre différentes séparées par une position d’équilibre instable.The present invention is a device for piloting a wing (1) connected to an object called a towed object such as for example a vehicle, said wing being connected to said object by a traction line (41A-A1B) fixed to said object by an element said pull point (22), characterized in that it comprises:
- a so-called mast element (6) provided with a so-called slider element (63) through which said traction line passes, and a low attachment point (62) mechanically linking it to said pulled object and allowing it to orient itself freely by relation to said object pulled under the effect of the force caused by said airfoil,
- a so-called oscillator element (20) allowing said pull point to move laterally depending on the position of said mast,
the variation in position of a pull point relative to said mast having the effect of modifying the distance between the pull point in question and said slider of said mast, and therefore the orientation of said sail,
and said pull point having at least two different equilibrium positions separated by an unstable equilibrium position.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

Le principe de la présente invention consiste à remplacer l’action humaine consistant à tirer alternativement sur la ou les lignes de traction d’une voilure comme un « kite-surf » par un dispositif effectuant automatiquement ces opérations. Pour simplifier l’exposé, on parle ici souvent de deux lignes de traction, mais il suffit d’en avoir une seule, car en tirant sur l’une des lignes de traction, l’autre conservant toujours la même longueur, on obtient le même effet, qui est que la différence de longueur entre les deux lignes de traction varie cycliquement, pour obtenir l’effet recherché.The principle of the present invention consists in replacing the human action consisting in pulling alternately on the traction line(s) of a wing like a "kite-surf" by a device performing these operations automatically. To simplify the presentation, we often speak here of two traction lines, but it is enough to have only one, because by pulling on one of the traction lines, the other always keeping the same length, we obtain the same effect, which is that the difference in length between the two traction lines varies cyclically, to obtain the desired effect.

La variation de tension de la ligne de traction et la variation de l’orientation du mât peuvent aussi être utilisées pour produire de l’énergie. L’objet tiré par la voilure, qui est par exemple un véhicule comme un bateau ou un char à voile, peut être un objet fixe. La force du vent sur une voilure pilotée par le dispositif selon l’invention est en effet variable au cours d’un cycle, et l’on peut donc entraîner la rotation d’un alternateur chaque fois que la force du vent sur la voilure augmente ou diminue.The tension variation of the traction line and the variation of the orientation of the mast can also be used to produce energy. The object pulled by the wing, which is for example a vehicle such as a boat or a sand yacht, can be a fixed object. The force of the wind on a wing controlled by the device according to the invention is indeed variable during a cycle, and it is therefore possible to cause the rotation of an alternator each time the force of the wind on the wing increases. or decreases.

La voilure est reliée à l’objet tiré par plusieurs lignes de traction dont une ligne de traction comportant deux parties 41A et A1B fixée à l’objet tiré par un élément dit point de tire 22. Cette ligne de traction passe par un élément dit coulisseau 63 placé en haut d’un mât 6 qui est mobile. Le coulisseau se déplace avec la voilure, parce que le mât est relié mécaniquement à l’objet tiré par un point de fixation bas 62 qui lui permet de s’orienter librement par rapport à l’objet tiré pour s’aligner sensiblement avec la force provoquée par ladite voilure sur les lignes de traction reliant la voilure à l’objet tiré. Le mât est par exemple fixé à l’objet tiré par une rotule ou un dispositif mécanique équivalent. On entend ci-avant par mât tout élément mécanique comportant un point de fixation bas 62 et un coulisseau 63 distant de ce point de fixation bas, et il ne s’agit pas obligatoirement d’une pièce rectiligne.The wing is connected to the pulled object by several traction lines, including a traction line comprising two parts 41A and A1B fixed to the pulled object by an element called a pull point 22. This traction line passes through an element called a slider 63 placed at the top of a mast 6 which is mobile. The slider moves with the canopy, because the mast is mechanically connected to the object being pulled by a low attachment point 62 which allows it to orient freely relative to the object being pulled to substantially align with the force. caused by said airfoil on the traction lines connecting the airfoil to the drawn object. The mast is for example fixed to the object pulled by a ball joint or an equivalent mechanical device. Mast is understood above to mean any mechanical element comprising a bottom attachment point 62 and a slider 63 distant from this bottom attachment point, and it is not necessarily a straight part.

Un des avantages de cette liberté laissée au mât est aussi de minimiser le couple de piqué ou de gite qu’il peut transmettre à l’objet tiré.One of the advantages of this freedom left to the mast is also to minimize the nose or heel torque that it can transmit to the pulled object.

C’est la modification des positions respectives de ce coulisseau 63 et du point de tire bas 22 qui modifie la distance entre le point de tire 22 et la voilure 1, et donc l’orientation de la voilure par rapport au vent, laquelle modifie à son tour la position de la voilure. La modification de la position de la voilure entraînant elle-même la modification des positions respectives du coulisseau 63 et du point de tire bas 22, il s’agit donc d’un mouvement cyclique qui peut se répéter à l’infini.It is the modification of the respective positions of this slider 63 and of the low pull point 22 which modifies the distance between the pull point 22 and the canopy 1, and therefore the orientation of the canopy relative to the wind, which modifies turn the position of the canopy. The modification of the position of the wing itself resulting in the modification of the respective positions of the slider 63 and of the bottom pull point 22, it is therefore a cyclical movement which can be repeated ad infinitum.

L’élément dit oscillateur 20 permet au point de tire 22 de se déplacer latéralement en fonction de la position dudit mât. Cela peut être réalisé par tout moyen mécanique connu comme un levier ou chariot coopérant avec un rail tel que représenté aux figures.The so-called oscillator element 20 allows the pull point 22 to move laterally depending on the position of said mast. This can be achieved by any known mechanical means such as a lever or carriage cooperating with a rail as shown in the figures.

Le point de tire doit avoir au moins deux positions d’équilibre différentes séparées par une position d’équilibre instable pour que le mouvement cyclique se perpétue.The pull point must have at least two different equilibrium positions separated by an unstable equilibrium position for the cyclical motion to continue.

Dans une version perfectionnée, l’oscillateur est inclinable. Cela permet d’avoir une position des fixations à la voilure des lignes de traction qui ne sont pas à la même altitude. C’est ainsi que l’on peut provoquer un déplacement de la voilure alternativement plus verticalement et plus horizontalement, ce qui est un avantage aux allures de près en particulier.In an improved version, the oscillator is tiltable. This makes it possible to have a position of the attachments to the canopy of the traction lines which are not at the same altitude. This is how you can cause the canopy to move alternately more vertically and more horizontally, which is an advantage at close quarters in particular.

Pour ne pas avoir à modifier le dispositif de pilotage selon l’invention en fonction de la variation de la direction du vent, ou de celle du véhicule dans le cas où l’objet tiré est un véhicule, l’oscillateur est fixé sur un bâti tournant 10 pivotant autour d’un axe solidaire de l’objet tiré, lui permettant de se placer automatiquement dans le lit du vent.In order not to have to modify the piloting device according to the invention according to the variation in the direction of the wind, or that of the vehicle in the case where the object pulled is a vehicle, the oscillator is fixed on a frame rotating 10 pivoting around an axis integral with the drawn object, allowing it to place itself automatically in the bed of the wind.

Avantageusement, un ou plusieurs rappels élastiques maintiennent le mât dans une position de repos ne l’empêchant pas de se rapprocher de l’alignement avec l’ensemble des lignes de traction de ladite voilure sous la force exercée par le vent sur cette dernière.Advantageously, one or more elastic reminders keep the mast in a rest position which does not prevent it from coming closer to alignment with all the lines of traction of said wing under the force exerted by the wind on the latter.

Ce ou ces rappels élastiques le maintiennent avantageusement dans une position de repos dans laquelle son axe longitudinal fait un angle inférieur à 45° avec la verticale, ou même dans une position sensiblement verticale.This or these elastic return(es) advantageously keep it in a rest position in which its longitudinal axis makes an angle of less than 45° with the vertical, or even in a substantially vertical position.

Il peut être avantageux de munir le dispositif d’un moyen permettant de limiter le débattement de la position du mât autour de son point de fixation à l’objet tiré, pour stabiliser l’ensemble.It may be advantageous to provide the device with a means making it possible to limit the displacement of the position of the mast around its point of attachment to the pulled object, in order to stabilize the assembly.

Dans une version perfectionnée le mât a une longueur variable. Il peut par exemple comporter une partie télescopique ou avoir une longueur élastiquement variable ou encore comporter des parties articulées entre elles.In an improved version the mast has a variable length. It can for example comprise a telescopic part or have an elastically variable length or even comprise parts articulated between them.

Sa longueur minimale est avantageusement telle que son coulisseau 63 soit à l’intérieur de la surface supérieure de l’objet tiré. Cela permet de fixer facilement la voilure à ses lignes de traction.Its minimum length is advantageously such that its slider 63 is inside the upper surface of the drawn object. This makes it easy to attach the canopy to its pull lines.

Il est aussi avantageux que cette longueur minimale du mât soit telle qu’une extrémité de la voilure peut être déplacée pour se situer à l’intérieur de la surface supérieure de l’objet tiré, car cela permet de la préparer et le cas échéant de la gonfler sans qu’elle soit soumise à la saleté du sol, ou aux vagues si l’objet tiré est un bateau.It is also advantageous for this minimum length of the mast to be such that one end of the wing can be moved to be located inside the upper surface of the object being pulled, since this makes it possible to prepare it and, if necessary, to inflate it without being subjected to the dirt of the ground, or to the waves if the object drawn is a boat.

Dans une version perfectionnée, non représentée, le mât est muni d’un moyen de rangement de la voilure. Le mât peut par exemple être creux, servant de chaussette permettant de ranger tout ou partie de la voilure, comme une chaussette à spi que connaissent bien les plaisanciers, lesquelles se présentent généralement sous la forme d’un tube souple ou rigide. Une telle chaussette souple peut aussi être rangée le long du mât.In an improved version, not shown, the mast is provided with a means of storing the sails. The mast can for example be hollow, serving as a sock allowing all or part of the sail to be stored, like a spinnaker sock familiar to boaters, which generally come in the form of a flexible or rigid tube. Such a soft sock can also be stored along the mast.

Le dispositif selon l’invention peut aussi comporter un moyen de déplacement du coulisseau 61 de tête de mât vers l’avant et/ou vers l’arrière de l’objet tiré, afin de modifier l’emplacement du centre de voilure, longitudinalement par rapport au centre de dérive de l’objet tiré (de la coque s’il s’agit d’un bateau).En déplaçant ce coulisseau, on déplace aussi longitudinalement le point d’application de la force vélique sur l’objet tiré, ce qui permet de se passer de moyen de commande de direction comme un gouvernail. C’est similaire à ce qui se passe avec une planche à voile classique. Au vent arrière, on peut déplacer latéralement ce coulisseau 61 pour orienter le déplacement de l’objet tiré.The device according to the invention can also comprise a means for moving the masthead slider 61 forwards and/or backwards of the towed object, in order to modify the location of the sail center, longitudinally by relative to the center of drift of the drawn object (of the hull if it is a boat). By moving this slider, the point of application of the sailing force on the pulled object is also moved longitudinally, which makes it possible to dispense with steering control means such as a rudder. It's similar to what happens with a classic windsurf board. Downwind, this slider 61 can be moved laterally to direct the movement of the pulled object.

Pour cela, on peut aussi bien déplacer directement le haut ou le bas du mât, que son orientation par rapport à son point de fixation à l’objet tiré. On peut aussi provoquer une telle modification en déplaçant le point de tire des lignes de traction sur l’objet tiré, ou même l’ensemble du dispositif.To do this, you can move the top or bottom of the mast directly, as well as its orientation in relation to its point of attachment to the pulled object. One can also cause such a modification by moving the point of pull of the lines of traction on the drawn object, or even the whole of the device.

En munissant la voilure 1 d’une voilure additionnelle tournante 2 comme une hélice, et en laissant cette hélice tourner librement, les pales de l’hélice acquièrent une vitesse plus importante par rapport à l’air, et leur portance devient supérieure à celle de pales fixes de mêmes caractéristiques géométriques et en particulier de même surface. La tension sur les lignes de traction 4 est augmentée, et la vitesse d’un objet tiré tracté par le dispositif est par conséquent également augmentée.By providing the wing 1 with an additional rotating wing 2 like a propeller, and by letting this propeller rotate freely, the blades of the propeller acquire a greater speed relative to the air, and their lift becomes greater than that of fixed blades of the same geometric characteristics and in particular of the same surface. The tension on the traction lines 4 is increased, and the speed of a pulled object towed by the device is therefore also increased.

Une telle disposition telle qu’illustrée par la figure 6 fonctionne au vent arrière ainsi qu’aux allures portantes, mais ne permet pas de remonter au vent car à ces allures, les lignes de traction 4 tireraient l’objet tiré 5 en marche arrière.Such an arrangement as illustrated by figure 6 works downwind as well as downwind, but does not allow to go upwind because at these speeds, the traction lines 4 would pull the pulled object 5 in reverse.

De très nombreuses architectures peuvent être conçues par l’homme de l’art, tant pour le choix de la voilure 1, que pour celui de la voilure tournante 2, ainsi que pour la façon de les combiner entre elles. Ces deux voilures peuvent évidemment former une voilure unique.Very many architectures can be designed by those skilled in the art, both for the choice of airfoil 1 and for that of the rotary airfoil 2, as well as for the way of combining them together. These two airfoils can obviously form a single airfoil.

Un dispositif selon l’invention peut aussi comporter deux voilures tournantes, comme exposé aux figures 7 à 9 et celles-ci tournent dans ce cas avantageusement dans des directions opposées. Il n’est pas indispensable mais avantageux de les synchroniser en rotation pour de le dispositif reste en permanence parfaitement équilibré latéralement.A device according to the invention can also comprise two rotary wings, as shown in FIGS. 7 to 9 and these rotate in this case advantageously in opposite directions. It is not essential but advantageous to synchronize them in rotation so that the device remains permanently perfectly balanced laterally.

Il est avantageux de faire tourner la voilure tournante 2 le plus rapidement possible, pour augmenter sa vitesse relative par rapport au vent, mais rien ne s’oppose à ce qu’elle soit munie d’un moyen de production d’énergie, par exemple électrique comme un alternateur. Un tel moyen ralentit la rotation de l’hélice, ce qui peut s’avérer utile lorsque la vitesse de cette rotation est supérieure à celle pouvant être supportée par la voilure, notamment par la voilure tournante en raison d’un vent trop fort, et aussi lorsque l’on souhaite produire de l’électricité, ce qui est utile en particulier lorsque l’objet tiré est à l’arrêt ou lorsque l’on souhaite le munir d’un éclairage, par exemple de signalisation.It is advantageous to rotate the rotary wing 2 as quickly as possible, to increase its relative speed with respect to the wind, but nothing prevents it from being provided with a means of energy production, for example electric like an alternator. Such a means slows down the rotation of the propeller, which can prove useful when the speed of this rotation is greater than that which can be supported by the wing, in particular by the rotary wing due to too strong a wind, and also when it is desired to produce electricity, which is useful in particular when the drawn object is stationary or when it is desired to provide it with lighting, for example for signaling.

La voilure d’un dispositif selon l’invention peut être réalisé entièrement ou en partie par une ou plusieurs structures gonflables dont la rigidité augmente lorsqu’elles sont suffisamment gonflées. Même une voilure tournante 2 peut être réalisée ainsi.The wing of a device according to the invention can be made entirely or in part by one or more inflatable structures whose rigidity increases when they are sufficiently inflated. Even a rotary wing 2 can be made in this way.

La voilure est avantageusement flottante, et sa position lorsqu’elle flotte sur l’eau est avantageusement telle que le vent provoque sa sustentation dans l’air à partir de cette position.The wing is advantageously floating, and its position when floating on the water is advantageously such that the wind causes it to be lifted in the air from this position.

Elle peut aussi être plus légère que l’air, pour ne pas retomber au sol lorsque le vent faiblit.It can also be lighter than air, so as not to fall to the ground when the wind dies down.

Pour éviter d’avoir à faire flotter la voilure sur l’eau ou à la déposer sur le sol avant qu’elle ne prenne le vent et tire l’objet tiré, il est avantageux de l’attacher au sommet d’un mât 6 assez haut, de telle sorte qu’elle se situe toujours au-dessus de l’objet tiré, par exemple du pont du bateau.To avoid having to float the sail on the water or set it on the ground before it catches the wind and pulls the object being pulled, it is advantageous to attach it to the top of a mast 6 high enough, so that it is always above the object being pulled, for example the deck of the boat.

Pour compenser une baisse de la force du vent, le dispositif selon l’invention est avantageusement muni d’un rappel élastique diminuant la longueur des lignes de traction lorsque leur tension diminue et l’allongeant dans le cas contraire.To compensate for a drop in the force of the wind, the device according to the invention is advantageously provided with an elastic return reducing the length of the traction lines when their tension decreases and lengthening it in the opposite case.

Un tel dispositif est connu de l’art antérieur, mais dans le cas où l’on exploite la variation de la tension des lignes de traction pour produire de l’énergie comme exposé plus haut, ce rappel élastique ne doit pas, lorsque le vent augmente à nouveau, faire perdre le bénéfice de l’augmentation de la force de traction en résultant sur l’entraînement en rotation de l’alternateur. Il est donc avantageux de disposer le rappel élastique non pas entre la voile et ce moyen d’entraînement en rotation de l’alternateur, mais de telle sorte qu’il entraîne en rotation ce moyen d’entraînement dans le sens opposé à celui produit par l’augmentation de longueur des lignes de traction. Un perfectionnement consiste à disposer une roue libre entre l’alternateur et son moyen d’entraînement en rotation de telle sorte que seule la rotation de ce moyen d’entraînement en rotation produite par l’augmentation de longueur des lignes de traction produise une rotation de l’alternateur.Such a device is known from the prior art, but in the case where the variation in the tension of the traction lines is exploited to produce energy as explained above, this elastic return must not, when the wind increases again, losing the benefit of the resulting increase in tractive force on the rotational drive of the alternator. It is therefore advantageous to arrange the elastic return not between the sail and this drive means in rotation of the alternator, but in such a way that it drives this drive means in rotation in the opposite direction to that produced by the increase in the length of the traction lines. An improvement consists in arranging a freewheel between the alternator and its rotation drive means so that only the rotation of this rotation drive means produced by the increase in length of the traction lines produces a rotation of the alternator.

On peut aussi utiliser le mouvement latéral de la voile pour entraîner un alternateur. De nombreux moyens techniques sont à la disposition de l’homme de l’art pour parvenir à ce résultat. Il peut disposer à tout emplacement du mât ou même plus haut le long des lignes de traction ou même encore sur un élément solidaire de la voilure, un câble reliant ce point à un moyen d’entraînement en rotation d’un alternateur, ce moyen étant avantageusement semblable à celui qui vient d’être décrit. Il est évidemment souhaitable de disposer au moins deux de ces dispositifs de part et d’autre du dispositif selon l’invention, pour bénéficier de l’énergie produite par le déplacement de la voilure dans les deux directions.One can also use the lateral movement of the sail to drive an alternator. Many technical means are available to those skilled in the art to achieve this result. It can have at any location on the mast or even higher along the traction lines or even on an element integral with the wing, a cable connecting this point to a means for driving an alternator in rotation, this means being advantageously similar to that which has just been described. It is obviously desirable to have at least two of these devices on either side of the device according to the invention, to benefit from the energy produced by the movement of the airfoil in both directions.

Un autre moyen de parvenir à ce résultat consiste à dédoubler une ligne de traction en la remplaçant par deux lignes dont les longueurs deviennent différentes lorsque la voile se déplace latéralement. L’homme de l’art sait concevoir de tels dispositifs.Another way to achieve this result is to split a line of traction by replacing it with two lines whose lengths become different when the sail moves laterally. Those skilled in the art know how to design such devices.

Le premier avantage d’une voilure effectuant des mouvements latéraux dans l’air par rapport à une éolienne tournante en haut d’un mât est la simplicité du mécanisme placé en hauteur, puisque le dispositif selon l’invention peut être placé sur terre.The first advantage of a wing performing lateral movements in the air compared to a rotating wind turbine at the top of a mast is the simplicity of the mechanism placed at height, since the device according to the invention can be placed on land.

Le second est que le mât ne devant résister qu’à la tension et pas la flexion, il peut être plus léger et beaucoup moins coûteux à fabriquer et à transporter.The second is that since the mast only has to withstand tension and not bending, it can be lighter and much less expensive to manufacture and transport.

Le troisième est qu’il devient possible de placer la voilure en altitude à moindre frais, en bénéficiant ainsi de vents plus forts et plus réguliers, ainsi que d’un plus grand déplacement latéral et donc d’une plus grande vitesse latérale de la voilure.The third is that it becomes possible to place the canopy at altitude at lower cost, thus benefiting from stronger and more regular winds, as well as greater lateral displacement and therefore greater lateral speed of the canopy. .

Le quatrième est l’immense différence de coût de fabrication et de transport entre une voilure souple comme une voile et une hélice d’éolienne.The fourth is the immense difference in manufacturing and transport costs between a flexible wing like a sail and a wind turbine propeller.

Le cinquième est la suppression des principales nuisances qui affectent le développement de l’équipement d’un territoire en éoliennes, puisque leur bruit n’atteindra plus les riverains.The fifth is the elimination of the main nuisances that affect the development of the equipment of a territory with wind turbines, since their noise will no longer reach the local residents.

Cette production d’électricité peut aussi être utilisée lorsque l’objet est un véhicule, sans perdre pour autant l’essentiel de l’effet propulsif attendu.This production of electricity can also be used when the object is a vehicle, without losing most of the expected propulsive effect.

Un perfectionnement consiste à munir le moyen d’entraînement en rotation de l’alternateur d’une boite de vitesses automatique, et que la démultiplication de la transmission augmente lorsque le couple transmis augmente lui aussi. Ceci permet de faire tourner l’alternateur à une vitesse plus souvent compatible avec son efficacité la plus élevée.An improvement consists in equipping the rotational drive means of the alternator with an automatic gearbox, and that the gear ratio of the transmission increases when the torque transmitted also increases. This allows the alternator to run at a speed more often consistent with its highest efficiency.

Pour simplifier l’exposé, on a utilisé plus haut et plus bas l’expression « vent » pour parler du mouvement exerçant une force sur une voile, mais cette expression peut être remplacée partout par le mouvement d’un gaz ou d’un fluide sans sortir du cadre de la présente invention.To simplify the presentation, we have used above and below the expression "wind" to speak of the movement exerting a force on a sail, but this expression can be replaced everywhere by the movement of a gas or a fluid. without departing from the scope of the present invention.

Pour simplifier l’exposé, on a aussi utilisé plus haut et plus bas l’expression « alternateur » et cette expression peut être remplacée partout par « dispositif de conversion d’énergie ».To simplify the presentation, the expression “alternator” has also been used above and below and this expression can be replaced everywhere by “energy conversion device”.

Également pour simplifier l’exposé, on n’a pas précisé que des parties de câbles ou lignes de traction pouvaient être remplacées par des palans ou tout autre dispositif de démultiplication d’effort. Cela peut être avantageusement utilisé pour diminuer l’encombrement d’un dispositif selon l’invention.Also to simplify the presentation, it was not specified that parts of the cables or traction lines could be replaced by hoists or any other effort reduction device. This can be advantageously used to reduce the size of a device according to the invention.

L’invention est aussi tout objet muni d’un dispositif de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes.The invention is also any object provided with a piloting device according to any one of the preceding claims.

Elle est aussi un procédé de traction par le vent d’un objet dit objet tiré 5 muni d’un dispositif de pilotage selon l’invention, consistant à provoquer alternativement par le mouvement latéral de gauche à droite ou de haut en bas de la voilure 1 un déplacement de gauche à droite ou de haut en bas selon le cas d’un point de tire 22 et par le mouvement latéral de droite à gauche ou de bas en haut de la voilure 1 un déplacement de droite à gauche ou de bas en haut selon le cas du point de tire 22, un tel déplacement de ce point de tire modifiant l’orientation de la voilure pour provoquer le départ d’un nouveau cycle.It is also a method of traction by the wind of an object called object drawn 5 provided with a piloting device according to the invention, consisting in causing alternately by the lateral movement from left to right or from top to bottom of the wing 1 a movement from left to right or from top to bottom depending on the case of a pull point 22 and by the lateral movement from right to left or from bottom to top of the wing 1 a movement from right to left or from bottom to top depending on the case of the pull point 22, such a displacement of this pull point modifying the orientation of the wing to cause the start of a new cycle.

ApplicationsApps

La présente invention s’applique à la traction des navires et des chars à voile, par le vent, mais aussi à la génération d’électricité par des éoliennes et des hydroliennes.The present invention applies to the traction of ships and sand yachts, by the wind, but also to the generation of electricity by wind turbines and tidal turbines.

Claims

Steering device for a wing (1) connected to an object called a pulled object such as for example a vehicle, said wing being connected to said pulled object by a traction line (41A-A1B) fixed to said pulled object by an element called a point of pull (22), characterized in that it comprises:
- a so-called mast element (6) provided with a so-called slider element (63) through which said traction line passes, and a low attachment point (62) mechanically linking it to said pulled object and allowing it to orient itself freely by relation to said object pulled under the effect of the force caused by said airfoil,
- a so-called oscillator element (20) allowing said pull point to move laterally depending on the position of said mast,
the variation in position of a pull point relative to said mast having the effect of modifying the distance between the pull point in question and said slider of said mast, and therefore the orientation of said sail,
and said pull point having at least two different equilibrium positions separated by an unstable equilibrium position.

Piloting device according to Claim 1, characterized in that the said oscillator is tiltable.

Piloting device according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the said oscillator is fixed to a frame pivoting about an axis integral with the said drawn object, allowing it to place itself automatically in the bed of the wind.

Piloting device according to any one of the preceding claims, characterized in that the said mast is fixed to the said object pulled by a ball joint or an equivalent mechanical device.

Piloting device according to Claim 4, characterized in that one or more elastic returns maintain the said mast in a rest position which does not prevent it from coming closer to alignment with all the lines of traction of the said wing under the force exerted by the wind on it.

Piloting device according to any one of the preceding claims, characterized in that the tension variation of the said traction lines and/or the movement of the mast are used to produce energy.

Piloting device according to any one of the preceding claims, characterized in that it also comprises a rotary wing (2) such as a propeller which can turn around its axis (3).

Piloting device according to Claim 7, characterized in that it comprises two rotary wings rotating in opposite directions.

Object (5) characterized in that it is provided with a piloting device according to any one of the preceding claims.

Method of pulling by the wind an object called the pulled object (5) provided with a piloting device according to any one of the preceding claims, consisting in causing alternately by the lateral movement from left to right or from top to bottom of said blade (1) a movement from left to right or from top to bottom depending on the case of said pull point (22) and by the lateral movement from right to left or from bottom to top of said blade (1) a movement from right to the left or from bottom to top depending on the case of said pulling point (22), such a displacement of said pulling point modifying the orientation of said wing.